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尺蠖式压电线性作动器设计及实验研究
被引量:
1
1
作者
柏德恩
邓少龙
+2 位作者
李云涛
沈刚
朱真才
《振动.测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2023年第3期435-441,616,共8页
针对空间环境下小型抓取操作机构对新型作动器的使用需求,考虑压电作动器具有耐温范围宽、无电磁干扰及断电自锁等特点,仿照昆虫尺蠖的行走方式设计一种新型压电线性作动器。首先,利用柔性铰链式位移放大机构放大压电陶瓷(Pb-Zr-Ti,简称...
针对空间环境下小型抓取操作机构对新型作动器的使用需求,考虑压电作动器具有耐温范围宽、无电磁干扰及断电自锁等特点,仿照昆虫尺蠖的行走方式设计一种新型压电线性作动器。首先,利用柔性铰链式位移放大机构放大压电陶瓷(Pb-Zr-Ti,简称PZT)叠堆的输出位移,以增大线性作动器的移动步长及对导轨的夹紧变形量,将多个压电陶瓷叠堆器件分为3组,分别作为尺蠖式压电线性作动器的2个夹持单元和1个推进单元的激励源,以获得较大的驱动力并进一步增大作动器的移动步长;其次,借助有限元仿真分析软件,研究压电陶瓷叠堆力电耦合行为的预测方法,并实验验证该方法的可行性;然后,简化柔性铰链式位移放大机构,提出放大倍数的数值分析方法,对位移放大机构在压电陶瓷叠堆作动方向上的刚度进行仿真分析,并验证放大倍数的数值分析方法的准确性;最后,基于设计的线性作动器开展实验研究。结果表明:位移放大机构对压电陶瓷叠堆输出位移的放大倍数为7.3,处于理论值与仿真值之间;在激励电压频率为5 Hz时,作动器的最大空载移动速度为413μm/s;作动器的最大推动力为16 N,对应的驱动速度为19μm/s。以上研究结果能为小型抓取操作机构的智能驱动提供技术支持。
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关键词
尺蠖式
压电作动器
压电陶瓷叠堆
位移放大
断电自锁
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职称材料
尺蠖驱动器箝位机构的优化设计
被引量:
2
2
作者
张兆成
胡泓
《纳米技术与精密工程》
EI
CAS
CSCD
2010年第3期251-256,共6页
箝位机构的性能直接影响尺蠖驱动器的性能,为满足尺蠖驱动器箝位机构输出力大、响应速度快和结构紧凑的工作要求,设计了单切口柔性铰链桥式箝位机构.该柔性机构的设计必须综合考虑机构的静动态特性,为此,建立了该机构的理论模型,通过刚...
箝位机构的性能直接影响尺蠖驱动器的性能,为满足尺蠖驱动器箝位机构输出力大、响应速度快和结构紧凑的工作要求,设计了单切口柔性铰链桥式箝位机构.该柔性机构的设计必须综合考虑机构的静动态特性,为此,建立了该机构的理论模型,通过刚度和固有频率的试验测试以及有限元分析,发现结构紧凑的小尺寸桥式柔性机构的理论模型误差较大,很难建立简单精确的理论模型.因此,利用有限元法研究了该柔性机构各几何参数对其静动态特性的影响,并通过改变该柔性机构的几何参数,实现对该柔性机构的静动态特性进行优化,以达到设计要求.结果表明它是一种简单有效的桥式耦合柔性机构的优化设计方法.
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关键词
箝位机构
柔性铰链
有限元法
桥式
尺蠖驱动器
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职称材料
被动箝位大行程直线压电驱动器的设计
3
作者
曲建俊
郭文峰
+1 位作者
李将
刘畅
《吉林大学学报(工学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第4期1168-1174,共7页
基于被动箝位和三角放大的工作原理,设计了一款单向直线压电驱动器。可以在断电状态下自锁,箝位体三角放大结构提高了箝位体压电叠堆的输出位移。实验验证了驱动器运行原理的可行性,并测试了驱动器空载特性和负载特性,以及通电和断电时...
基于被动箝位和三角放大的工作原理,设计了一款单向直线压电驱动器。可以在断电状态下自锁,箝位体三角放大结构提高了箝位体压电叠堆的输出位移。实验验证了驱动器运行原理的可行性,并测试了驱动器空载特性和负载特性,以及通电和断电时箝位力的大小,分析了驱动力较小的影响因素。驱动电压为150V,驱动频率为50 Hz时,驱动器运行平稳,最大驱动力为2.1N,空载运行速度为0.38mm/s;驱动频率为70Hz时,运行速度最大,为0.43mm/s。
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关键词
机械设计
压电驱动器
蠕动式
被动箝位
三角放大
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职称材料
多足箝位式压电直线电机的研究
被引量:
1
4
作者
潘雷
王寅
+1 位作者
黄卫清
张胜
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第8期1080-1084,共5页
提出一种基于尺蠖式原理的多足箝位式压电直线电机。对电机的工作原理和机械结构进行介绍和分析,给出了该电机输出力的计算公式,并对电机进行了试验研究。该电机有效降低了该类驱动器的加工和装配的要求,增强了电机运行的稳定性。
关键词
压电直线电机
尺蠖式
叠层型压电陶瓷
箝位力
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职称材料
竖式高精度压电尺蠖式位移致动器
被引量:
1
5
作者
王丽娜
刘俊标
+1 位作者
郭少鹏
韩立
《压电与声光》
CSCD
北大核心
2010年第4期601-603,607,共4页
介绍了一种结构简单,易装配的竖式高精度压电尺蠖式位移致动器,阐述了致动器的工作原理和结构形式。致动器采用叠堆式压电陶瓷作为驱动,利用柔性铰链作为箝位,能可靠地实现光轴的双向运动。位移分辨率可达到纳米级别,步距可在纳米级至...
介绍了一种结构简单,易装配的竖式高精度压电尺蠖式位移致动器,阐述了致动器的工作原理和结构形式。致动器采用叠堆式压电陶瓷作为驱动,利用柔性铰链作为箝位,能可靠地实现光轴的双向运动。位移分辨率可达到纳米级别,步距可在纳米级至微米级间任意选择。
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关键词
压电尺蠖式位移致动器
竖向运动
柔性铰链
纳米定位
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职称材料
一种结构简单的高精度压电尺蠖式位移致动器
被引量:
1
6
作者
王丽娜
刘俊标
+1 位作者
郭少鹏
韩立
《微特电机》
北大核心
2009年第12期26-28,共3页
介绍了一种结构简单、易装配的高精度压电尺蠖式位移致动器,阐述了致动器的工作原理和结构。致动器采用叠堆式压电陶瓷作为驱动,利用柔性铰链作为位移放大机构,能够可靠地实现光轴的双向运动。位移分辨率可以达到纳米级别,步距可以在几...
介绍了一种结构简单、易装配的高精度压电尺蠖式位移致动器,阐述了致动器的工作原理和结构。致动器采用叠堆式压电陶瓷作为驱动,利用柔性铰链作为位移放大机构,能够可靠地实现光轴的双向运动。位移分辨率可以达到纳米级别,步距可以在几纳米至几毫米之间任意选择。
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关键词
压电尺蠖式位移致动器
柔性铰链
纳米定位
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职称材料
题名
尺蠖式压电线性作动器设计及实验研究
被引量:
1
1
作者
柏德恩
邓少龙
李云涛
沈刚
朱真才
机构
中国矿业大学机电工程学院
上海航天控制技术研究所
出处
《振动.测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2023年第3期435-441,616,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(52005496)
江苏省自然科学基金资助项目(BK20200641)。
文摘
针对空间环境下小型抓取操作机构对新型作动器的使用需求,考虑压电作动器具有耐温范围宽、无电磁干扰及断电自锁等特点,仿照昆虫尺蠖的行走方式设计一种新型压电线性作动器。首先,利用柔性铰链式位移放大机构放大压电陶瓷(Pb-Zr-Ti,简称PZT)叠堆的输出位移,以增大线性作动器的移动步长及对导轨的夹紧变形量,将多个压电陶瓷叠堆器件分为3组,分别作为尺蠖式压电线性作动器的2个夹持单元和1个推进单元的激励源,以获得较大的驱动力并进一步增大作动器的移动步长;其次,借助有限元仿真分析软件,研究压电陶瓷叠堆力电耦合行为的预测方法,并实验验证该方法的可行性;然后,简化柔性铰链式位移放大机构,提出放大倍数的数值分析方法,对位移放大机构在压电陶瓷叠堆作动方向上的刚度进行仿真分析,并验证放大倍数的数值分析方法的准确性;最后,基于设计的线性作动器开展实验研究。结果表明:位移放大机构对压电陶瓷叠堆输出位移的放大倍数为7.3,处于理论值与仿真值之间;在激励电压频率为5 Hz时,作动器的最大空载移动速度为413μm/s;作动器的最大推动力为16 N,对应的驱动速度为19μm/s。以上研究结果能为小型抓取操作机构的智能驱动提供技术支持。
关键词
尺蠖式
压电作动器
压电陶瓷叠堆
位移放大
断电自锁
Keywords
inchworm type
piezoelectric actuator
PZT stack
displacement amplification
self-locking when power off
分类号
TH122 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
尺蠖驱动器箝位机构的优化设计
被引量:
2
2
作者
张兆成
胡泓
机构
哈尔滨工业大学深圳研究生院机械工程与自动化学科部
出处
《纳米技术与精密工程》
EI
CAS
CSCD
2010年第3期251-256,共6页
基金
国家教育部归国留学人员基金资助项目
文摘
箝位机构的性能直接影响尺蠖驱动器的性能,为满足尺蠖驱动器箝位机构输出力大、响应速度快和结构紧凑的工作要求,设计了单切口柔性铰链桥式箝位机构.该柔性机构的设计必须综合考虑机构的静动态特性,为此,建立了该机构的理论模型,通过刚度和固有频率的试验测试以及有限元分析,发现结构紧凑的小尺寸桥式柔性机构的理论模型误差较大,很难建立简单精确的理论模型.因此,利用有限元法研究了该柔性机构各几何参数对其静动态特性的影响,并通过改变该柔性机构的几何参数,实现对该柔性机构的静动态特性进行优化,以达到设计要求.结果表明它是一种简单有效的桥式耦合柔性机构的优化设计方法.
关键词
箝位机构
柔性铰链
有限元法
桥式
尺蠖驱动器
Keywords
clamp device
flexure hinge
FEM
bridge-
type
inchworm
actuator
分类号
TH703 [机械工程—精密仪器及机械]
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职称材料
题名
被动箝位大行程直线压电驱动器的设计
3
作者
曲建俊
郭文峰
李将
刘畅
机构
哈尔滨工业大学机电工程学院
出处
《吉林大学学报(工学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第4期1168-1174,共7页
基金
国家自然科学基金项目(50975057
51175104)
文摘
基于被动箝位和三角放大的工作原理,设计了一款单向直线压电驱动器。可以在断电状态下自锁,箝位体三角放大结构提高了箝位体压电叠堆的输出位移。实验验证了驱动器运行原理的可行性,并测试了驱动器空载特性和负载特性,以及通电和断电时箝位力的大小,分析了驱动力较小的影响因素。驱动电压为150V,驱动频率为50 Hz时,驱动器运行平稳,最大驱动力为2.1N,空载运行速度为0.38mm/s;驱动频率为70Hz时,运行速度最大,为0.43mm/s。
关键词
机械设计
压电驱动器
蠕动式
被动箝位
三角放大
Keywords
mechanical design
piezoelectric driver
inchworm type
inverse clamping
triangulation amplication
分类号
TN384 [电子电信—物理电子学]
TH703 [机械工程—精密仪器及机械]
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职称材料
题名
多足箝位式压电直线电机的研究
被引量:
1
4
作者
潘雷
王寅
黄卫清
张胜
机构
南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室
出处
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第8期1080-1084,共5页
基金
国家自然科学基金资助重点项目(50735002)
长江学者和创新团队发展计划资助项目(IRT0968)
文摘
提出一种基于尺蠖式原理的多足箝位式压电直线电机。对电机的工作原理和机械结构进行介绍和分析,给出了该电机输出力的计算公式,并对电机进行了试验研究。该电机有效降低了该类驱动器的加工和装配的要求,增强了电机运行的稳定性。
关键词
压电直线电机
尺蠖式
叠层型压电陶瓷
箝位力
Keywords
piezoelectric linear motor
inchworm
--
type
piezoelectric stack
clamping force
分类号
TM38 [电气工程—电机]
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职称材料
题名
竖式高精度压电尺蠖式位移致动器
被引量:
1
5
作者
王丽娜
刘俊标
郭少鹏
韩立
机构
中国科学院电工研究所
中国科学院研究生院
出处
《压电与声光》
CSCD
北大核心
2010年第4期601-603,607,共4页
基金
国家自然科学基金资助项目(50607018)
国家重点基础研究发展计划基金资助项目(2006CB932501)
文摘
介绍了一种结构简单,易装配的竖式高精度压电尺蠖式位移致动器,阐述了致动器的工作原理和结构形式。致动器采用叠堆式压电陶瓷作为驱动,利用柔性铰链作为箝位,能可靠地实现光轴的双向运动。位移分辨率可达到纳米级别,步距可在纳米级至微米级间任意选择。
关键词
压电尺蠖式位移致动器
竖向运动
柔性铰链
纳米定位
Keywords
inchworm
-
type
piezoelectric actuator
vertical movement
flexible hinge
nano-positioning
分类号
TN384 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
一种结构简单的高精度压电尺蠖式位移致动器
被引量:
1
6
作者
王丽娜
刘俊标
郭少鹏
韩立
机构
中国科学院电工研究所
中国科学院研究生院
出处
《微特电机》
北大核心
2009年第12期26-28,共3页
基金
国家自然科学基金资助项目(50607018)
文摘
介绍了一种结构简单、易装配的高精度压电尺蠖式位移致动器,阐述了致动器的工作原理和结构。致动器采用叠堆式压电陶瓷作为驱动,利用柔性铰链作为位移放大机构,能够可靠地实现光轴的双向运动。位移分辨率可以达到纳米级别,步距可以在几纳米至几毫米之间任意选择。
关键词
压电尺蠖式位移致动器
柔性铰链
纳米定位
Keywords
inchworm
-
type
piezoelectric actuator
flexible hinge
nano-positioning
分类号
TM38 [电气工程—电机]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
尺蠖式压电线性作动器设计及实验研究
柏德恩
邓少龙
李云涛
沈刚
朱真才
《振动.测试与诊断》
EI
CSCD
北大核心
2023
1
下载PDF
职称材料
2
尺蠖驱动器箝位机构的优化设计
张兆成
胡泓
《纳米技术与精密工程》
EI
CAS
CSCD
2010
2
下载PDF
职称材料
3
被动箝位大行程直线压电驱动器的设计
曲建俊
郭文峰
李将
刘畅
《吉林大学学报(工学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
0
下载PDF
职称材料
4
多足箝位式压电直线电机的研究
潘雷
王寅
黄卫清
张胜
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013
1
下载PDF
职称材料
5
竖式高精度压电尺蠖式位移致动器
王丽娜
刘俊标
郭少鹏
韩立
《压电与声光》
CSCD
北大核心
2010
1
下载PDF
职称材料
6
一种结构简单的高精度压电尺蠖式位移致动器
王丽娜
刘俊标
郭少鹏
韩立
《微特电机》
北大核心
2009
1
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职称材料
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